疊前同步反演在建南地區(qū)含氣預(yù)測中的應(yīng)用

龔琴 潘仁芳 金吉能 馬玉

(1.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室，武漢 430100;2.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430100;3.中石化河南油田分公司石油物探技術(shù)研究院，鄭州 450046)

隨著油氣勘探研究的不斷深入，油氣勘探由構(gòu)造勘探逐漸轉(zhuǎn)入巖性油氣藏勘探階段，疊前反演作為開展巖性勘探的有效手段正逐漸替代常規(guī)的疊后反演，成為油氣儲層預(yù)測中不可缺少的技術(shù)［1］。疊前同步反演以Zoeppritz方程和不同巖性條件下物性參數(shù)的異常變化為基礎(chǔ)，對CRP道集進(jìn)行反演，求取巖性和含油氣性相關(guān)的敏感彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體。該方法是目前油氣勘探中實際應(yīng)用效果最好的疊前反演技術(shù)之一［2］。

1 工區(qū)概況

建南地區(qū)位于四川盆地的東南部，工區(qū)為鄂西渝東地區(qū)的建南構(gòu)造，區(qū)域構(gòu)造上屬于四川盆地東緣的上揚(yáng)子川東褶皺帶，夾于齊岳山和方斗山復(fù)背斜之間，工區(qū)平面區(qū)域位于鄂西渝東的石柱復(fù)向斜上。

據(jù)前期勘探［3］可知，建南地區(qū)須家河組形成于晚三疊世，由于其儲集性能較好，是四川盆地最具有勘探潛力的層系之一。須家河組砂體大面積分布，非均質(zhì)性強(qiáng)、致密化程度高，主要為低孔、特低滲儲層，薄層普遍發(fā)育，優(yōu)質(zhì)砂巖、低孔儲層及裂縫預(yù)測是制約該區(qū)商業(yè)開采的重要因素。因此，本文研究的目的是通過對目標(biāo)區(qū)儲層的認(rèn)識，采用疊前地震同步反演的方法來直接預(yù)測油氣分布。

2 巖石物理分析

儲層巖石物理分析作為儲層特征與地震屬性的橋梁，是儲層和流體預(yù)測可行性分析的重要環(huán)節(jié)。通過分析儲層的測井響應(yīng)特征，尋找到能將儲層與非儲層區(qū)分開的敏感參數(shù)，然后從地震數(shù)據(jù)體中提取相應(yīng)的敏感屬性，明確巖性及含氣性與地震屬性之間的關(guān)系，從而得到對儲層和流體的有效預(yù)測。

2.1 測井曲線特征分析

采用經(jīng)驗公式法［5］對工區(qū)內(nèi)沒有橫波資料的井進(jìn)行橫波估算，為后續(xù)巖石物理分析及疊前同步反演提供可靠的橫波資料。通過研究密度和縱橫波速度的變化特征來分析儲層巖性、物性和含氣性狀況是測井響應(yīng)特征分析的核心內(nèi)容，儲層段具有低自然伽馬、較高孔隙度和較低的泥質(zhì)含量的巖石物性特征，其響應(yīng)特征表現(xiàn)為密度、縱波速度、縱波阻抗和橫波速度相對較低。

為了進(jìn)一步分析研究區(qū)的儲層測井響應(yīng)特征，選取工區(qū)內(nèi)的建35-2井對目的層段內(nèi)的自然伽馬、孔隙度、密度、縱波速度及橫波速度等巖石物理曲線進(jìn)行分巖性統(tǒng)計。

根據(jù)圖1—圖4可知:在自然伽馬直方圖中砂泥巖基本能夠分開;在孔隙度直方圖中砂泥巖完全能夠分開;在密度直方圖中砂泥巖不容易分開;在縱波速度直方圖中砂泥巖容易分開，但是差異較小。因此這里選用孔隙度作為交會分析時的樣點變量。

圖1 建35-2井自然伽馬直方圖

圖2 建35-2井孔隙度直方圖

圖3 建35-2井密度直方圖

圖4 建35-2井縱波速度直方圖

2.2 敏感彈性參數(shù)交會分析

敏感彈性參數(shù)交會分析是進(jìn)行疊前反演的基礎(chǔ)，通過各種測井曲線和彈性參數(shù)交會分析，區(qū)分油氣與水層地震—測井響應(yīng)特征，將本區(qū)巖性、物性和流體敏感參數(shù)結(jié)合，進(jìn)而確定疊前同步反演對評價儲層巖性、物性及檢測油氣的作用。

儲層與非儲層的縱波阻抗和Vp/Vs屬性交會圖如圖5所示。在砂巖儲層含氣時，縱波阻抗和縱橫波速度比都明顯降低，因而可將兩者進(jìn)行交會分析來觀察兩者組合能否有效地劃分儲層與非儲層。工區(qū)內(nèi)儲層與非儲層在交匯圖上表現(xiàn)為明顯的反比例關(guān)系，圖中樣點為孔隙度，隨著孔隙度的增大，儲層與非儲層段的樣點呈明顯分離的趨勢，縱波阻抗與縱橫波速度較低。因此可確定儲層的最佳敏感彈性參數(shù)為縱波阻抗和縱橫波速度比。

圖5 儲層與非儲層的縱波阻抗和Vp/Vs屬性交會圖

3 疊前同步反演

在疊前同步反演之前對地震道集進(jìn)行了超道集處理，進(jìn)一步壓制了隨機(jī)噪聲，提高了信噪比，由于超道集上地震道集是按偏移距從小到大排列的，不能用于AVO疊前同步反演，因而需要將超道集的偏移距重新采樣，經(jīng)過角度轉(zhuǎn)換得到角度道集，從而達(dá)到疊前反演資料的要求。

3.1 疊前同步反演的關(guān)鍵步驟及參數(shù)選擇

3.1.1 分角度子波提取

因為確定性反演本質(zhì)就是要去除子波，以得到相應(yīng)的波阻抗信息，子波是測井信息與地震數(shù)據(jù)體之間的紐帶。加之疊前反演還需要考慮子波在不同角度的差異，需要分別提取不同角度上的子波，本次研究的疊前道集數(shù)據(jù)體的有效角度范圍為0°～30°，提取了3個角度范圍的子波，分別為近角度(0°～10°)、中角度(11°～20°)和遠(yuǎn)角度(21°～30°)。

3.1.2 建立低頻模型

疊前同步反演需要建立縱波、橫波速度及密度的低頻模型。低頻模型對反演過程起著初始控制作用，為了得到一個高質(zhì)量的低頻模型，需要有足夠多經(jīng)過一致性處理后的井參與。因此，在研究區(qū)選擇了6口經(jīng)過井眼校正、井一致性較好和橫波估算的井，創(chuàng)建低頻模型。

3.1.3 泥巖背景參數(shù)的設(shè)置

由疊前同步反演原理［6］可知，為提高疊前同步反演的精度，在反演過程中需要設(shè)置的重要參數(shù)就是泥巖段的縱波阻抗/橫波阻抗以及縱波阻抗/密度的背景趨勢線，提取與該背景趨勢相對偏離的點是儲層段，以此達(dá)到對儲層進(jìn)行有效預(yù)測。研究區(qū)內(nèi)縱波阻抗、橫波阻抗和密度的泥巖背景關(guān)系式為:

為了更有效方便地展示儲層的展布特征，可以融合縱波阻抗和縱橫波速度比Vp/Vs屬性生成一個新的屬性。根據(jù)圖5中樣點隨孔隙度的分布用一條斜線將儲層與非儲層劃分開，通過斜線的線性關(guān)系將縱波阻抗轉(zhuǎn)換成一個Vp/Vs的門檻值，與經(jīng)過疊前反演生成的Vp/Vs1數(shù)據(jù)體相減，兩者之間的差值可當(dāng)成儲層樣點的分布。上述方法中前者的單屬性參數(shù)和后者的門檻差值，可用來預(yù)測儲層分布，這里將其命名為儲層因子(RLI)。根據(jù)統(tǒng)計分析，將砂巖儲層與非儲層的孔隙度分界確定為3%，且兩者交會分界線的線性關(guān)系為:

而儲層因子(RLI)可寫為:

在式(4)中，ABS表示取正值函數(shù)，即實際值與門檻值的差值有正負(fù)之分，此處正值代表儲層分布范圍。

3.2 反演效果分析

利用儲層因子屬性體進(jìn)行儲層砂體展布預(yù)測的研究，可對預(yù)測的儲層因子屬性體提取各目的層段的均方根振幅(RMS amplitude)，再與構(gòu)造等高圖疊合，并結(jié)合沉積展布特征來圈定出有利含氣砂體展布范圍，為綜合評價分析提供依據(jù)。

建9井、建26井、新店1井及太1井儲層指示因子屬性剖面如圖6所示，在儲層指示因子剖面上高值區(qū)域代表儲層發(fā)育區(qū)域，井點處投影的測井曲線為巖性指示曲線，其相對高值為含氣儲層發(fā)育好的地方。從圖中看出，建9井在須六段953～969 m處的測井解釋為含氣層，新店1井在須四段1 319.6～1 377.6 m處的測井解釋為含氣層，巖性指示曲線為高值。井震對比可知儲層指示因子剖面與測井解釋結(jié)果一致。

圖6 建9井、建26井、新店1井及太1井儲層指示因子屬性剖面

在儲層指示因子剖面分析的基礎(chǔ)上，還提取了須四段的沿層屬性切片，與構(gòu)造圖疊合并結(jié)合本區(qū)目的層段的沉積特征來分析儲層平面分布特征，圈定儲層含氣分布的邊界范圍。須四段上、中、下3個亞段儲層含氣平面分布圖如圖7所示，新店1井和建34井在須四段測井解釋結(jié)果為氣層，儲層指示因子屬性與測井解釋結(jié)果吻合度較高。

圖7 須四段上、中、下3個亞段儲層含氣平面分布圖

4 結(jié)論

(1)在反演之前作了縱向分辨率分析，了解反演結(jié)果的尺度大小;在反演過程中提取了近、中、遠(yuǎn)3個范圍的子波來參與反演，提高反演精度。

(2)利用儲層敏感參數(shù)對縱波阻抗Zp與縱橫波速度比Vp/Vs的分界線線性關(guān)系估算，構(gòu)建了一個能有效指示儲層的儲層指示因子屬性，達(dá)到實現(xiàn)單屬性儲層預(yù)測的目的。

(3)對儲層指示因子屬性連井剖面和平面圖分析可知，井點處周圍的儲層指示因子顯示與測井解釋結(jié)果吻合較好。此外，從屬性平面圖上可清晰識別出須六段和須四段的儲層分布，圈定出儲層分布的邊界范圍。

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